摘要：随着我国经济水平迅速提高，电气自动化技术也在如火如荼的发展中，为人们的生活提供了更多的便利。我国对国外先进的电气自动化技术进行学习，结合我国国情，采用先进的电气设备，并且我国对船闸自动化技术有进行深入研究，因此在这方面我国水平处于较高位置。本文以葛洲坝升级工程为例，探讨的是船闸电气自动化设备改造与技术创新，主要对船闸运行设备的三轮改造进行简要分析，并且对船闸电气自动化主要的技术创新进行探讨，并且对未来的发展进行展望。
关键词：船闸电气自动化；设备改造；技术创新
就目前而言，应用范围最大的通航建筑物当属船闸，船舶的安全通行主要依靠船闸。在船闸电气自动化方面，我国可谓成果不菲，高性能开关以及自动跟踪装置等都是由我国自主研发设计出的设备，另外我国同步控制技术也产生了质的进展，从原先的继电控制技术发展为计算机网络控制技术，可谓是一大革新，葛洲坝的船闸技术改造是代表之作，将葛洲坝船闸自动化水平大大提升，确保了来往船舶的航行安全。这都有赖于我国在这方面投入的人力以及资金，以及优秀的自主研发能力，为我国取得了可观的成绩。
一、船闸运行设备三轮改造
1.1第一轮改造
1983年至1993年为葛洲坝船闸电气自动化设备改造升级工程第一轮。这一阶段葛洲坝开始采用PLC船闸自动控制，在此期间针对设备存在的缺陷，船闸运管单位进行了集中式的处理，并对一系列的电气设备进行了技术上的提升。对技术难关进行攻克，也吸取了国外技术的优点，进行自行研制从而取得了一定进展，像自动跟踪同步控制装置，高性能专用行程开关以及研制活动桥控制系统都是这段时期的研究成果。第一轮改造，成功地提升了船闸在使用过程中的效率，帮助船闸的运行状态更加稳定。这些都是在确保电气设备基本控制功能能够正常使用的情况下进行的改造，从而使得船闸成体运行更加得安全可靠。
1.2 第二轮改造
20世纪90年代，电气自动化设备技术进入了高速上升期，在短短15年中，经过相关科研以及工作人员的努力，船闸电气自动化设备改造取得了可喜的进展，因为这是进入了一个工业自动化发展技术的时代，船闸电气自动化技术的创新性也在不断增强。90年代中期带工业操作站的分散式控制系统开始出现。很多富有科技含量的新产品时常涌现出来，不论是控制系统方面还是传感系统领域都有很多突破，这也为船闸自动化设备改造提供了良好的研发基础。除此之外，船闸运管单位也不甘示弱，船闸电控系统技术创新效果明显，其安全性能得到大大提高，为行业技术革新树立了标杆，为后期改造提供了宝贵经验。
1.3 第三轮改造
葛洲坝于2010年开始了电气自动化设备的第三轮改造，船闸电气自动化设备采用了基于PLC的集散型分布控制结构，本次改造实现了三座船闸的统一管理，节约了人力、资源的投入，具有重要的突破意义。中央控制室的集中控制、单项控制以及控制柜的就地控制进行了综合的利用，于此同时在前两轮改造的基础之上对互联网技术、PLC技术进行了融合应用，借助现场传感装置和计算机监控系统实现了对多座船闸的实时监控，通过广播系统以及图像监控系统的升级有效提高了船闸电气自动化设备的水平，推动了船闸运行设备可靠性的提升。葛洲坝的第三轮改造工程作为传感器技术在船闸电气自动化领域的首次应用，为日后其他船闸电气自动化设备的改造和技术创新提供了经验。
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二、电气自动化设备主要技术创新及成果
2.1 升卧闸门
升卧式闸门是一种沿折线轨道运动的平面闸门。原理为门槽上部为圆弧转弯设计，下部为垂直结构，门沿着轨道运行时，就可以实现从直立状态到平卧的改变。然而在船匣在实际设计中，较少采用升卧闸门。像地震区挡水高度较高的水闸及河岸式溢洪道工程较适用该闸门，并且该闸门可以将船匣抗震能力大大提高，另外其净空比较低，可以将启闭机机架桥和闸墩的高度降低，从而有助于将土建造价减少，提高工程性价比。但是其优缺点并存，因为速度慢所以导致开闭闸门就得消耗6至7分钟，然而通常闸门开闭只需要3分钟以内。除此之外，升卧门的检修工作也存在难度，像止水橡皮损坏率就很高。而且升卧门的吊点长期浸在水中，钢丝容易被锈蚀，如果质量较差则会影响升卧门使用。这就对钢丝绳提出了更高要求。
2.2液压启闭机
液压式启闭机是较为先进的液压传动机械。其原理是利用液压传递动力从而将闸门开启。因为液压式启闭机的创新性，相比于其他机械传动启闭机具有更多的优势。首先其构造不复杂，含有较少的零部件，所以整体质量较小，使得在移动布局方面比较方便。其次液体静压原理可以使得动力进行放大，不用费很大力就可以得到很大作用力，因此其启闭容量大。另外液压启闭机维护保养工作较为容易，因为油液充满油路系统，因此主要是确保油液清洁便可确保系统正常运行。而且采取的是标准液压原件，与电器之间契合度更高，便于实现自动化。液压启闭机缺点是采取的油液容易引起火灾，因此需要进行定期严格检修，确保安全。
2.3传感技术
传感技术在船闸电气自动化中，具有举足轻重的地位。自动控制系统的稳定性能直接受传感器作用，如果传感器性能差，则船闸运行速率慢而且安全隐患也将增大。所以对船闸传感器的研究与开发不容小觑，我国在这方面也是投入了很多的心血。传感器涉及多个方面，例如高度传感器，位置传感器以及湿度传感器等。其中高度传感器原先是定制光电码盘，而后因技术的革新改善为旋转编码器，该传感器构造并不复杂，并且性能较为稳定，这是由于其采用链轮链条传动机构为传动装置。另外位置传感器因为自身的特殊性，在使用上要更加注意，因为户外是位置传感器常用的场所，这就对防护传感器装置提出了高要求。
2.4未来展望
船闸自动化技术提升有因为这个时代科技进步的推进，也有我国科研人员艰苦卓绝的努力使然。葛洲坝船闸自动化技术在这个时代背景下得到了空前的进步，随着“三闸一控”工程的顺利实施，迎来了一个新篇章。但是目前仅是对于船闸控制技术进行改革创新已经不能满足于未来发展需求，如果想有船匣通航有更高的突破，则需要在船闸管理方面进行深入改造。信息化技术是一个重要的突破点，在船闸通航管理中将计算机技术应用其中，有助于实现船闸自动巡检、维修功能。另外在对船闸整体设备的管理上，如何提升设备运转能力也是未来的研究方向。
三、结语
随着电气自动化技术火热发展下，船闸电气自动化设备也随之兴起，在各方面的改革创新都有目共睹，尤其是葛洲坝几番改造都是效果显著，但是并不能满足于现状，我国船闸电气自动化设备还存在进步的空间，这就需要相关研究部门跟进科技前沿，根据我国国情，对现有船匣电气自动化设备进行改良。
参考文献：
[1]王忠民.葛洲坝船闸电气自动化设备改造与技术创新[J].中国水运：下半月-2016（9）
[2]田雨石.建筑电气设备自动化的节能技术研究与应用[D].长春：吉林建筑大学-2015（23）
论文作者:陈炜玮,谢灿军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/23
标签：船闸论文; 葛洲坝论文; 电气自动化论文; 设备论文; 技术论文; 传感器论文; 闸门论文; 《基层建设》2017年第23期论文;